Принцип Свойства 1 Принцип измерения Ультразвуковой

1 Принцип измерения
Принцип
Ультразвуковые импульсы, создаваемые системой передатчика (антенна), которые
распространяются со скоростью звука по направлению к целевой среде,
отражаются поверхностью среды и вновь принимаются системой передатчика.
Учитывая то, что измеряемый промежуток времени между выделением импульса и
приемом антенны пропорционален расстоянию между антенной и наивысшим
уровнем целевой среды, принцип действия ультразвукового прибора измерения
уровня можно выразить с помощью следующего уравнения: S=CxT/2, S: расстояние,
C: скорость звука, T: промежуток времени.
Свойства
С учетом определенной полосы частот импульсов в определенной зоне между
выделением и приемом импульсов возникает неопределимое перекрытие, которое
распространяется вниз по поверхности датчика, что приводит к сбою измерения
уровня. Поэтому такая зона называется зоной нечувствительности. Размер зоны
нечувствительности измерений зависит от модели ультразвуковых приборов
определения уровня.
Благодаря продвинутому микропроцессору и уникальной технологии обработки
отраженного сигнала EchoDiscovery ультразвуковые приборы измерения уровня могут
использоваться в различных сложных условиях.
Функция сохранения ложного отраженного сигнала позволяет прибору определять
правильный отраженный сигнал, даже при наличии множественных ложных
отраженных сигналов, и по сути отображать точные результаты измерений.
Встроенный датчик температуры внутри передатчика может выполнять полную
компенсацию температуры в результатах измерений.
В ультразвуковом передатчике используется запатентованная технология
согласования звука, которая помогает усилить его мощность излучения, повысить
интенсивность сигнала и, по сути, добиться точного измерения.
1
Модель МПУ-У02
Применение:
Диапазон измерения:
Технологическое
соединение:
Материал корпуса
передатчика:
Температура
измеряемой среды:
Давление
измеряемой среды:
Выход сигнала:
Мощность:
2
Измерение уровня в различных
областях промышленности,
в частности в области водоочистки
Жидкость: (0,4~8) м
G2A
PTFE, PU/PC
(-40~70)°C
(-0,02~0,1) МПа
(4~20) мА/HART
2-провода (24 В пост.ток)
4-провода (24 В пост.ток /
220 В перем.ток)
Ультразвуковой прибор измерения уровня
3. Требование по монтажу
Основное требование
Во время излучения ультразвуковых импульсов передатчиком необходимо предусмотреть определенный
уровень излучения. Между нижним краем передатчика и поверхностью измеряемой среды не должно быть
препятствий. Поэтому в процессе монтажа настоятельно рекомендуется избегать внутри сосудов таких
объектов, как лестницы, концевые выключатели, нагревательные элементы, распорки и т.д. В этом случае
можно сохранять ложные отраженные сигналы во время установки. Кроме того, ультразвуковые волны не
пересекают потоки наполнения.
Соблюдайте осторожность во время установки, когда: максимальный уровень измеряемой среды не должен
попадать в зону нечувствительности; прибор должен поддерживать определенное расстояние между
стенками сосуда; любое возможное измерение должно осуществляться из положения прибора, чтобы
направление излучения передатчика было перпендикулярно поверхности измеряемой среды. Установка
приборов во взрывозащищенных участках должно соответствовать местным или федеральным
постановлениям по безопасности. Алюминиевый корпус используется для взрывозащищенной версии
исполнения, это относится так же к взрывозащищенным участкам монтажа. В этом случае прибор
подключается с заземлением.
Рисунок
43
3
2
Нижний край зонда является
плоскостью отсчета для
измерений.
1
100%
1. Зона нечувствительности
(меню 1.9)
2. Пусто (меню 1.8)
3. Регулировка максимума
(меню 1.2)
4. Регулировка минимума
(меню 1.1)
0%
Примечание: Максимальный уровень измеряемой среды не должен попадать в зону
нечувствительности во время работы ультразвукового прибора измерения уровня.
Положение монтажа
2
Во время монтажа МПУ-У01
или МПУ-У02 предусмотреть
минимальное расстояние
200 мм между прибором и
стенками сосуда
1. Плоскость отсчета
2. Центр сосуда или ось
симметрии
1
>200
3
Во время монтажа МПУ-У03
предусмотреть минимальное
расстояние 500 мм между
прибором и стенками сосуда
1. Плоскость отсчета
1
>500
Лучшее положение
установки в коническом
сосуде с плоским верхом,
поскольку со дна сосуда
можно добиться точного
измерения.
4
Ультразвуковой прибор измерения уровня
Схема установки
1 Неправильно: Антенна не
повернута перпендикулярно к
поверхности измеряемой среды.
2 Неправильно: Прибор
установлен в центре сосуда с
вогнутым или сводчатым верхом,
что приводит к множественным
ложным сигналам.
3 Правильно
1 Неправильно: Установить
прибор в/выше потока
наполнения, что приводит к
измерению потока наполнения,
а не целевой среды
2 Правильно
Примечание: Для
установки на открытом воздухе
требуется солнцезащитный
экран или навес для защиты от
дождя
Способы монтажа
Tripod
80
M10 Nut,Gasket
22
358
)
2- Φ11
Монтаж с шарнирным
держателем
Установить МПУ-У03 с
шарнирным держателем
502
94
I
210
(
I
1:5
121
(
)
5
I
1:3
Использование фланца
для монтажа МПУ-У03
(
)
Φ1 3 8
6-M6
15
1
11
Φ1 2 1
Φ9 6
Φ105
Защита от влаги
Чтобы избежать влаги при
монтаже на открытом воздухе
или во влажном помещении, или
для тех приборов, которые были
установлены в охлаждающих/
нагревательных сосудах, плотно
закрутить уплотнительные
кольца, используемые на
кабелях, кроме того, кабель
должен быть загнут внутрь
лотка, см. схему ниже;
Разъем
>10
Конец передатчика должен
выступать из разъема на
10 мм.
6
Ультразвуковой прибор измерения уровня
ｄ　d
d1
（Рис. 1）
20 0
250
300
50 0
L2
h
L1
5 0 (2 " )
8 0 (3 " )
10 0 (4" )
1 5 0 (6" )
h
（Рис. 2）
d1>150
L2<400
L1>L2
В случае сильных отражательных
свойств целевой среды (Рис.1) и
большого диаметра соединения вы
можете монтировать приборы на
разъемы больше, чем длина антенны. Рекомендованные значения
высоты разъема приводятся на
рисунке ниже. Конец разъема должен быть гладким, без заусенцев.
Кроме того, после этого необходимо обеспечить запись ложных
отражаемых сигналов. И наоборот,
если отражательные свойства
среды слабые (Рис.2), вам
рекомендуется повысить монтажное
положение приборов и использовать
стояк (дополнительный), чтобы
понизить влияние, которое вызывает разъем.
Мешалка
При наличии мешалок в сосудах
прибор необходимо устанавливать
как можно дальше от мешалок.
После завершения установки
обеспечения запись фальшивых
отражаемых сигналов в движении,
чтобы устранить отрицательное
воздействие, которое вызывают
ложные отражаемые сигналы
мешалок. Вам рекомендуется
дополнительно установить стояк
на случай образования пены под
действием мешалок.
Пена
В процессе наполнения, перемешивания или других процессов внутри сосудов на
поверхности некоторых видов жидкой среды образуется плотная пена, которая может
значительно ослабить излучение сигналов. Вам рекомендуется устанавливать прибор
внутри стояка или остановить свой выбор на радарном приборе измерения уровня, если
образование пены приводит к ошибкам в измерениях. Радарный прибор измерения
уровня с направляемыми волнами лучше всего подходит для таких случаев применения
благодаря тому, что он не подвержен влиянию образовавшейся пены.
Поток
воздуха
Вам рекомендуется устанавливать прибор внутри стояка или остановить свой выбор на
радарном приборе измерения уровня низкой частоты или с направленными волнами, если
в сосудах присутствует сильный поток воздуха, например, установка прибора на открытом
воздухе в условиях сильного ветра или при наличии водоворота внутри сосудов.
7
Монтаж стояка
1 Вентиляционное отверстие
диаметром (5~10) мм.
max.
1
min.
Примечание: Не устанавливать прибор внутри стояка при
измерении клейкой среды.
8
Вам рекомендуется остановить
свой выбор на установке стояка
(или перепускной трубы), чтобы
избежать влияния барьеров
внутри сосудов, образования
пены или воздушного вихря на
измерения. Внутренний диаметр
стояка должен быть, по крайней
мере, больше наружного
диаметра передатчика.
Фактические размеры см. в
Чертежах с размерами.
Избегайте больших трещин или
сварных швов при подключении
стояка. Также в этом случае
следует предусмотреть запись
ложных отражаемых сигналов.
Ультразвуковой прибор измерения уровня
4 Электрическое подключение
Питание сети
20 мА/HART
(2-провода)
Питание сети и сигнал тока подается тем же двухпроводным соединительным
кабелем. Детальные требования к питанию сети см. в Технических
характеристиках настоящего руководства. Между источником питания и
прибором в целях безопасности установить защитный барьер.
20 мА/HART
(4-провода)
Питание сети и сигнал тока подается двумя двухпроводными соединительными
кабелями, соответственно. Детальные требования к питанию сети см. в Технических
характеристиках настоящего руководства. Заземленный выходной сигнал тока
можно использовать в стандартном исполнении приборов измерения уровня, тогда
как взрывозащищенное исполнение можно использовать с выходным сигналом
холостого тока. Оба прибора и клеммы заземления должны быть надежно
подключены к заземлению. Как правило, вы можете подключать клемму заземления
на сосуде или аналогичное заземление для пластиковых сосудов.
Подключение кабелей
Общее вступление
4~20 мА/HART
В качестве кабеля питания можно использовать стандартный 2-проводной кабель
наружным диаметром 5…9 мм, который обеспечивает эффект уплотнения
кабельного входа. Вам рекомендуется использовать экранированные кабели в
случае электромагнитного напряжения. Соединительный кабель со специальным
проводом заземления можно использовать как кабель питания.
20 мА/HART
(4-провода)
Соединительный кабель со специальным проводом заземления можно использовать
как кабель питания
Экранирование и
заземление
Подключить два конца экранированного кабеля к клемме заземления. Подключить
экранированный кабель к внутренней клемме заземления непосредственно внутри
передатчика, в то время как наружная клемма заземления на корпусе должна быть
подключена к заземлению. В случае заземленного тока экранированную сторону
кабеля подключать к нулевому потенциалу с помощью керамического
конденсатора (например, 1 мФ 1500 В), чтобы приглушить ток заземления и низкой
частоты и избежать помех, вызванных сигналами высокой частоты
Схема подключения
2-провода
+1 2
1
+
-
2-проводное подключение, используемое для HART
1) Источник питания и выход сигнала
9
4-провода/2-камеры
Схема подключения: питание сети 200 В перем.ток, выход сигнала 4…20 мА
4...20mA
+
-
+
7 6 5
GND + 4...20mA
4 3
2 1
L
N
220V AC
Примечание: 1) сократить 5 до 6,
если выход сигнала не
равен 4…20 мА
хема подключения: 4-провода, питание сети 24 В пост.ток, выход сигнала 4…20 мА
4...20mA
+
-
+
7 6 5
GND + 4...20mA
4 3
+ -
24V
2 1
24V DC
Примечание: 1) сократить 5 до 6,
если выход сигнала не
равен 4…20 мА
Схема подключения: два провода, питание сети 24 В пост.ток, выход сигнала 4…20 мА
24V
4...20mA
+
7 6 5
GND mA Out
4 3
+
2 1
24V DC
Примечание: 24 В пост.ток перевести на 4
4…20 мА перевести на 6
10
Ультразвуковой прибор измерения уровня
Взрывозащищенное подключение
Данный продукт представляет собой искробезопасное взрывозащищенное исполнение (Exia II В T6) с
алюминиевым корпусом и внутренней конструкцией, помещенной в пластик, предназначенной для защиты
от искр, возникающих в передатчике в результате отказа системы. Он применяется для бесконтактного
непрерывного измерения уровня горючей среды с уровнем взрывозащиты ниже Exia IIВ T6. Внутренний
диаметр стояка должен быть, по крайней мере, больше наружного диаметра передатчика. Фактические
размеры см. в Чертежах с размерами. Избегайте больших трещин или сварных швов при подключении
стояка. Также в этом случае следует предусмотреть запись ложных отражаемых сигналов. Примечание: Не
устанавливать прибор внутри стояка при измерении клейкой среды. Для подачи питания к данному продукту
вы должны использовать серию FBS-1 (искробезопасное взрывозащищенное исполнение: [Exia] II B,
напряжение сети: 24 В пост.ток ±5%, ток короткого замыкания: 100 мА, рабочий ток: 4...20 мА) защитных
барьеров, которые предоставляются дополнительно.
Все соединительные кабели должны быть экранированы и быть не более 500 м длиной. Конденсатор
утечки ≤0,1 мФ/Км, коэффициент индукции утечки ≤0,1 мЧ/Км. Ультразвуковой прибор измерения уровня
подключить к нулевому потенциалу, использование неодобренных дополнительных приборов не допускается.
FBS-1
1 2 3
Взрывонезащищенная зона
4 5 6
Взрывозащищенная зона
(4～20)mA
Выбрать один вариант
COMWAY
Отрегулировать с помощью программы
FBS-1
1 2 3
Взрывонезащищенная зона
4 5 6
Взрывозащищенная зона
(4～20)mA
Выбрать один вариант
Отрегулировать с помощью ручного программатора HART
11
5 Инструкции по регулировке
Способы регулировки
Предусмотрено три способа регулировки:
1. Модуль дисплея/регулировки
2. Настройка через программу
3. Ручной программатор HART
ViewPoint – встраиваемый модуль дисплея/регулировки. Регулировку можно осуществлять с помощью
четырех кнопок в ViewPoint. В меню можно выбрать дополнительные языки. ViewPoint используется
только для отображения результатов регулировки, при этом результаты измерений можно увидеть в
окне дисплея.
Модуль дисплея/регулировки
dB
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.00
1
2.00
3.00
4.00
5.0 0
2
1 ЖК дисплей
2 Клавиатура регулировки
Кнопка[ O K ]
-Вход в режим программирования;
-Подтверждение опций программирования;
-Подтверждение изменений параметров.
Кнопка [
]
-Выбор опций программирования;
-Выбор номера параметра для редактирования;
-Отображение содержания параметров.
Кнопка [
]
-Изменение значения параметра.
Кнопка [ B K ]
-Выход из режима программирования;
-Возврат на более высокий уровень меню.
Клавиша быстрого доступа
[ B K ]Отображение волны отражаемого сигнала
12
Ультразвуковой прибор измерения уровня
Программа
Подключить еще один узел через HART.
4
+
- DC
3
выбрать один вариант
2
5
COMWAY
1
1
2
3
4
5
Подключить кабель RS232 /USB порт
Программа
HART переходник, используемый на преобразователе COMWAY
Сопротивление 250 Ом
Преобразователь COMWAY
Подключить еще один узел через I 2C.
4
CO M W A Y
3
1
+
- DC
2
1
2
3
4
Подключить кабель RS232 /USB порт
Программа
I2C переходник, используемый на преобразователе COMWAY
Преобразователь COMWAY
13
Ручной программатор HART
Отрегулировать с помощью ручного программатора HART
3
+
- DC
выбрать один вариант
2
1
1 Ручной программатор HART
2 Датчик
3 Сопротивление 250 Ом
14
Ультразвуковой прибор измерения уровня
6 Размеры (единицы измерения: мм)
Φ9 7.5
136.5
Корпус
Материал: PBT/AL/316L
Φ97.5
140
Материал: две камеры
94.5
15
1 29
- 02
70
G2A
Φ5 3
Φ7 2
16
Ультразвуковой прибор измерения уровня
7 Технические характеристики
Общие параметры
Технологическое соединение －
Технологическое соединение МПУ-У01
－Технологическое соединение МПУ-У02
－Технологическое соединение МПУ-У03
Материал
－Передатчик
－Уплотнение передатчика
－Корпус
－Уплотнительное кольцо между
корпусом и крышкой корпуса
－Окно ViewPointна корпусе
－Шарнирный держатель
Вес
－
－
Питание
2-провода
4-провода
Параметры кабеля
Выход
- 01/02
- 03
Силикон GT/2A
Силикон G2A
Нержавеющая сталь 316L,
шарнирный держатель/фланец
PVDF, PU/PC
Силикон
Пластик PBT-FR; алюминий
Силикон
Поликарбонат
Нержавеющая сталь
3 кг (в зависимости от технологического соединения и корпуса)
5 кг (в зависимости от технологического соединения и корпуса)
Стандартное исполнение
Искрозащищенное исполнение
Расход мощности
Допуск пульсации
－<100 Гц
－(100～100K) Гц
(16～36) В пост.ток
(21,6～26,4) В пост.ток
не более 22,5 мА
Uss<1 В
Uss<10 мВ
Искрозащищенное +Взрывозащищенное
Расход мощности
Кабельный ввод/Заглушка
Соединительная клемма
с пружинным зажимом
Выход сигнала
Разрешение
Сигнал сбоя
－Сопротивление нагрузки
2-провода
－Сопротивление нагрузки
4-провода
Время интеграции
(22,8～26,4) В пост.ток, (198～242) В перем.ток
не более 1 ВА, 1 Вт
Один кабельный ввод M20x1,5
(диаметр кабеля 5～9 м), одна обвязка M20x1,5
Применяется к кабелю с поперечным сечением 2,5 мм2
4～20 мА/HART
1,6 uA
Вывод постоянного тока: 20,5 мА; 22 мА; 3,9 мА
См. схему ниже
не более 500 Ом
0～40 сек, регулируется
17
2-проводная схема сопротивления нагрузки
Нагрузка
сопротивление кабеля + сопротивление HART + сопротивление нагрузки
W
1100
500
Предельное напряжение для
взрывонезащищенного
исполнения
Нагрузка HART
Предельное напряжение
для взрывозащищенного
исполнения
250
0
Напряжение
14
19
22
24
26
28
30
32
34
36
V
Параметры характеристик Зона нечувствительности
－
- 02
－
- 03
Максимальная дальность измерений
－
- 01
－
- 02
0,4 м
0,5 м
Жидкости
4м
8м
－
- 03
15 м
Ультразвуковая частота
－
- 01
－
- 02
－GDSL553
Время регулировки 1)
Интервал между измерениями
Угол луча
－
- 01/02
－
- 03
Разрешение дисплея
Точность
Температура хранения/транспортировки
Рабочая температура (зонд)
Относительная влажность
Давление
Защита от вибраций
55 кГц
>2 сек (в зависимости от
55 кГц
настроек параметров)
>3
сек (в зависимости от
35 кГц
настроек параметров)
5,5°
3°
1 мм
±0,5% (весь диапазон измерений)
(-40～70) °C
(-40～70) °C
<95%
не более 0,1 МПа
механические вибрации
10 м/сек2, (10～150) Гц
1) Для точного результата измерения уровня необходимо больше времени, чем обычно, в случае резкого изменения уровня
18
- 02
P
I
Стандарт (без одобрения)
Искробезопасное исполнение (Ex ia IIB T6)
/
/
A　PU/PC/（-40～70)o C/IP66
o
B B PTFE/（-40～70）C/IP67
(4～20)мА/HART 2-провода
(4～20)мА/(22,8～26,4) В пост.ток/HART 2-провода/4-провода
(198～242)В перем.ток/HART 4-провода
/
A Алюминий/IP67
B Пластик/IP66
D Алюминий (2-камеры)//IP67
G Нержавеющая сталь 316L/IP67
B
C
D
M
M20x1.5
N
½NPT
/
A Да
X Нет
Примечание: Продукция версии I комплектуется корпусом A и электронными элементами A и C
20